一种雷达噪声建模方法以及测量仿真器技术

本申请属于雷达建模与仿真技术领域，具体涉及到一种雷达噪声建模方法以及测量仿真器，将飞机重心在甲板坐标系下的位置数据转换为球坐标下的位置数据，将球坐标下的位置引入模拟噪声；将引入模拟噪声后的球坐标下的位置数据转换为飞机重心在甲板坐标系的位置数据并输出；通过甲板坐标系的位置下的位置数据以及飞机的运动参数数据预测目标下一时刻的位置，并形成稳定坐标系下的目标航迹用于观测雷达系统中产生不可避免的噪声。系统中产生不可避免的噪声。系统中产生不可避免的噪声。

【技术实现步骤摘要】
一种雷达噪声建模方法以及测量仿真器


[0001]本专利技术属于雷达建模与仿真
，具体涉及到一种雷达噪声建模方法以及测量仿真器。

技术介绍

[0002]现代雷达系统一般都不可避免地含有噪声，需要在雷达数据监测中测量噪声。特别是反馈控制系统中经常会出现噪声，当控制增益很高时，回路中会出现控制信号的明显噪声。若将增益减小去抑制控制信号的噪声时，则会由于减小了响应速度(增加滞后)而使闭环系统的稳定性受到不利的影响。在ACLS中，因为雷达测得的飞机位置信息是系统的唯一输入信号，故一个主要的噪声是雷达跟踪系统产生的噪声。若在俯仰指令中噪声含量较高，将导致飞机进场时的颠簸。过多的控制动作也会使驾驶员感到不适，影响其控制飞机安全着舰的自信心，因此必须对雷达噪声进行测量十分有必要。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本申请提供了一种雷达噪声建模方法，包括：
[0004]将飞机重心在甲板坐标系下的位置数据转换为球坐标下的位置数据，
[0005]将球坐标下的位置引入模拟噪声；
[0006]将引入模拟噪声后的球坐标下的位置数据转换为飞机重心在甲板坐标系的位置数据并输出；
[0007]通过甲板坐标系的位置下的位置数据以及飞机的运动参数数据预测目标下一时刻的位置，并形成稳定坐标系下的目标航迹；
[0008]基于所述目标航迹以及贮存于计算机中的理想轨迹进行比较，由此产生轨迹误差信息通过数据链发送至飞机，飞机基于轨迹误差纠正航迹使飞机按设置的理想轨迹飞行，使飞机成功平稳着船；<br/>[0009]其中模拟噪声的形式包括基于马尔可夫功率谱型的噪声以及基于高斯功率谱型的噪声。
[0010]优选的是，基于马尔可夫功率谱型的噪声建模方法为：
[0011]获取呈现马尔可夫型的闪跃角噪声的功率谱：
[0012][0013]式中f
m
为闪跃半功率频率，且其中，ω
a
为视线角变化速度，L为目标几何最大表示值，λ是雷达工作波长；
[0014]通过由单位白噪声以及成形滤波器G
m
(s)形成与S
m
(ω)相对应的角噪声；其中，
[0015][0016]上式中1/ω
m
是相关时间τ
m
。
[0017]优选的是，，基于高斯功率谱型的噪声建模方法为：
[0018]基于高斯功率谱型的噪声的频谱S
g
(f)按指数规律变化：
[0019][0020]一种雷达噪声测量仿真器，包括：
[0021]坐标获取模块，用于获取飞机重心在甲板坐标系下的位置数据，
[0022]第一坐标系转换模块，将飞机重心在甲板坐标系下的位置数据转换为球坐标下的位置数据，
[0023]噪声模拟模块：用于将球坐标下的位置数据引入模拟噪声；
[0024]第二坐标系转换模块，将引入模拟噪声后的球坐标下的位置数据转换为飞机重心在甲板坐标系的位置数据；
[0025]噪声模拟模块包括用于生成基于马尔可夫功率谱型的噪声模块以及用于生成基于高斯功率谱型的噪声模块。
[0026]优选的是，基于马尔可夫功率谱型的噪声模块包括用于输入白噪声序列的输入模块、用于生成连续信号的零阶保持器以及成型滤波器；基于高斯功率谱型的噪声模块包括用于输入白噪声序列的输入模块，以及用于生成连续信号的零阶保持器
[0027]本申请的优点包括：用于观测雷达系统中产生不可避免的噪声。特别是反馈控制系统中经常会出现噪声，当控制增益很高时，回路中会出现控制信号的明显噪声。若将增益减小去抑制控制信号的噪声时，则会由于减小了响应速度(增加滞后)而使闭环系统的稳定性受到不利的影响。本专利技术通过建模用于观测噪声自信心，为后续的抑制噪声提供技术支持，保障飞机飞行安全。
附图说明
[0028]图1是本申请一优选实施方式雷达噪声测量仿真器示意图。
具体实施方式
[0029]为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
[0030]此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位
置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
[0031]此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。
[0032]本专利技术提出一种雷达噪声建模方法，先分析跟踪雷达探测过程造成的雷达系统测量误差，再根据雷达的测量噪声建模，最终建立带有测量噪声的雷达仿真器。
[0033]雷达系统测量误差分析：
[0034]a雷达测量误差
[0035]主要是雷达本身因技术体制局限、设计缺陷、器件老化以及测量过程中的噪声影响等引起的测量偏差，包括距离偏差、方位角偏差、俯仰角偏差等。该误差包含在雷达球坐标中。
[0036]b雷达直角坐标系的系统偏差
[0037]通常由于雷达的天线安装与船体轴线不严格一致，使测量坐标系坐标轴与船体坐标系坐标轴不重合，对目标的探测加入附加的测量误差。
[0038]c船只姿态加入的误差
[0039]主要是导航设备测量船只的姿态(艏向、纵摇、横摇)信息时存在系统误差，依据导航测量数据进行坐标变换时会加入测量误差。该误差一般在船只姿态传感器考虑，故在雷达测量误差模型中无须再加入船只姿态误差。
[0040]本申请提供了一种雷达噪声建模方法，用在全自动着船卫星引导仿真器建模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雷达噪声建模方法，其特征在于，包括：将飞机重心在甲板坐标系下的位置数据转换为球坐标下的位置数据，将球坐标下的位置引入模拟噪声；将引入模拟噪声后的球坐标下的位置数据转换为飞机重心在甲板坐标系的位置数据并输出；通过甲板坐标系的位置下的位置数据以及飞机的运动参数数据预测目标下一时刻的位置，并形成稳定坐标系下的目标航迹；基于所述目标航迹以及贮存于计算机中的理想轨迹进行比较，由此产生轨迹误差信息通过数据链发送至飞机，飞机基于轨迹误差纠正航迹使飞机按设置的理想轨迹飞行，使飞机成功平稳着船；其中模拟噪声的形式包括基于马尔可夫功率谱型的噪声以及基于高斯功率谱型的噪声。2.如权利要求1所述的雷达噪声建模方法，其特征在于，基于马尔可夫功率谱型的噪声建模方法为：获取呈现马尔可夫型的闪跃角噪声的功率谱：式中f
m
为闪跃半功率频率，且其中，ω
a
为视线角变化速度，L为目标几何最大表示值，λ是雷达工作波长；通过由单位白噪声以及成形滤波器G
m
(s)形成与S
m
(ω)相对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志冰，冯心钰，刘志勇，邵铮，吴浩天，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：